往復(fù)擠壓Mg-Al-Si合金的組織、性能及強(qiáng)化機(jī)制.pdf

1、本文采用普通凝固法制備了Mg-4Al-2Si(AS42)、Mg-4Al-4Si(AS44)和Mg-6Al-6Si(AS66)三種合金。深入研究了普通凝固、往復(fù)擠壓(RE)、熱處理及Sb微合金化對(duì)三種合金微觀組織、力學(xué)性能的影響規(guī)律，討論了基體組織和Mg<,2>Si相顆粒的細(xì)化、強(qiáng)化機(jī)制。研究結(jié)果表明： 通過(guò)在鎂合金熔體中加入Al-Si中間合金制備的AS42、AS44和AS66合金，由α-Mg基體、漢字狀及塊狀Mg<,2>Si相和

2、β-Mg<,17>Al<,12>相組成。 往復(fù)擠壓可顯著細(xì)化AS42合金的組織。擠壓過(guò)程中，AS42合金基體發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。隨著擠壓道次的增加，基體晶粒與Mg<,2>Si相顆粒不斷細(xì)化。往復(fù)擠壓6道次時(shí)，通過(guò)再結(jié)晶，基體形成了尺寸約3um的等軸晶，Mg<,2>Si相顆粒尺寸減小到約1.4um；擠壓8道次時(shí)，基體組織和Mg<,2>Si相顆粒尺寸進(jìn)一步減小，此時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均達(dá)到最大值，分別為283.5MPa和269.

3、1MPa；擠壓道次介于6～8時(shí)，晶粒和強(qiáng)化相尺寸基本不再變化，即合金組織的細(xì)化趨于穩(wěn)定，達(dá)到了細(xì)化極限。但是，如果繼續(xù)增加往復(fù)擠壓道次，晶粒和強(qiáng)化相則會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)大。如，當(dāng)擠壓道次為11時(shí)，由于擠壓溫度過(guò)高，導(dǎo)致基體晶粒和Mg<,2>Si相顆粒均發(fā)生長(zhǎng)大。 往復(fù)擠壓也可細(xì)化AS44和AS66合金組織。擠壓過(guò)程中基體發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而得到細(xì)化；漢字狀MgzSi相顆粒得到了顯著細(xì)化，粗大的骨骼狀Mg<,2>Si相在擠壓破碎后呈較大的塊狀

4、分布于基體中。 往復(fù)擠壓可大幅提高鑄態(tài)AS42合金的力學(xué)性能。 鑄態(tài)和往復(fù)擠壓態(tài)AS42合金中， Mg<,2>Si顆粒尺寸遵從Weibull分布；在擠壓過(guò)程中，漢字狀：Mg<,2>Si顆粒依彎曲機(jī)制而破碎成塊狀或條狀，隨擠壓道次的增加，條狀顆粒依短纖維加載機(jī)制而破碎，塊狀顆粒依剪切機(jī)制而破碎；顆粒開(kāi)裂的概率與顆粒相對(duì)密度成正比，與基體晶粒尺寸平方成正比，與外加真應(yīng)力的5次方成正比。 對(duì)擠壓態(tài)AS42合金進(jìn)行T4與

5、T6處理后，Mg<,2>Si顆粒的形貌與尺寸只發(fā)生微小變化，說(shuō)明Mg<,2>Si相具有較高的熱穩(wěn)定性；而基體晶粒粗化，使合金的力學(xué)性能降低。 擠壓態(tài)AS42合金在150℃高溫下的短時(shí)拉伸試驗(yàn)表明，擠壓道次小于8時(shí)，擠壓道次對(duì)合金抗拉強(qiáng)度影響不大；當(dāng)擠壓道次為8時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度開(kāi)始迅速增加；當(dāng)擠壓道次為11時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度最高，為256MPa，與鑄態(tài)高溫抗拉強(qiáng)度相比，增長(zhǎng)163.9％；擠壓態(tài)AS42合金的高溫抗拉強(qiáng)度均高于相同